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如何用万能铣床加工斜齿轮?这么多要点全讲清了

日期:2018年4月18日 16:05

在万能铣床上加工斜齿轮实际上是用齿轮铣刀为工件表面加工斜向沟槽。铣削前,齿坯应可靠地安装在支撑芯轴上,然后再将芯轴固定在铣床工作台分度头与尾座之间。齿轮铣刀装于铣刀杆上,铣削时,铣刀仅仅转动切削,而齿轮坯件则随工作台横向进给的同时,还要按照计算所得的速度按一定方向转动。这样,齿坯表面的斜向沟槽即斜齿轮的齿间部分即被加工完成。

一、齿数的分析

在决定用铣床进行斜齿轮的加工之前,应首先应用基本的分度公式对要加工的斜齿轮的齿数进行计算和分析,看其值是否满足直接分度或简单分度的齿数要求能够用下式计算分度的齿数为12和24,(参考数据2,3,4,6,8)而简单分度的齿数要求应能够用下式计算出分度曲柄转动的完整圈数以及不足一圈时应转过分度盘上孔的个数。

n=40/T=A+B

式中,n—分度时曲柄应转过的圈数;T—工件需要分度的等份数即被加工的斜齿轮的齿数;A—为一整数,表示每次分度时曲柄应转过的完整圈数;B—为一真分数,表示曲柄在转完A圈后,还应在某孔圆上(该孔圆上的孔个数应等于真分数的分母值)转过的孔距的个数(即真分数的分子)。如果斜齿轮的齿数值不能直接按分度或简单分度的方法进行,即所求得真分数的分母值不等于分度盘上的任何孔圆上孔的个数时(通常为15,16,17,18,19,20,21,23,27,29,31,33,37,39,41,43,47和49)例如Z=51时,则必需采用差动分度法进行,这时在铣床上加工该斜齿轮难于进行,应考虑其它加工方法。这是由于分度头的输入轴已被占用,使得差动分度时,分度头主轴的输出无法与分度头的输入轴相连进行差动补偿而致。

二、准确计算斜齿轮外径

对于斜齿轮齿坯外径的计算应根据公式:dy=Zmt+Zmn

式中:dy—斜齿轮齿坯外径;Z—齿数;mt—端面模数;这里要特别注意,在铣床上加工斜齿轮,齿轮铣刀的模数应为斜齿轮的法面模数mn;再用公式mt=mn/cosβ求得端面模数mt后,代入式中计算,从而求得斜齿轮齿坯外径dy。这里β为斜齿轮螺旋角。

三、选择合适的铣床

所选择的万能铣床的工作台除了横向、纵向和上下运动外,还应可以转动。这是由于铣削斜齿轮时,工作台必须转过与螺旋角β相等的角度后才能加工。其次,必须检查该万能铣床的工作台的横向进给丝杠的端头是否有与挂轮相配合的轴径及键槽,具有这种结构的万能铣床方可使用。这是因为工作台横向进给丝杠的运动将通过挂轮输入分度头。最后,还要选择与该铣床工作台相配套的分度头。这是因为有时分度头的输入轴端过短,或者丝杠的轴径伸出过长,在把分度头固定在工作台的一端后,挂轮系统中的齿轮不能相互啮合,使得传动无法输入到分度头,造成铣削加工无法进行。

四、选择合适的铣刀

在万能铣床上用齿轮铣刀加工齿轮,优点是所用刀具结构比较简单,但由于同一模数的齿轮只要齿数不同,齿形曲线也不相同,为加工准确的齿形,就需要备有为数较多的齿形曲线不相同的成形刀具,这是很不经济的。因此,可选用工具制造厂所提供的齿轮铣刀,该齿轮铣刀每种模数制造八把(或十五把),每把铣刀用于加工一定齿数范围的一组齿轮,其齿形曲线是按该范围内最小齿数的齿形制造的,因此在加工其它齿数的齿形时,均存在不同程度的齿形误差,但这种误差均偏向轮齿齿体,故传动时不会引起轮齿的干涉。

五、工作台横向进给方向与斜齿轮旋向要匹配

获得斜齿轮的正确旋向是铣削斜齿轮前必须解决的重要问题。这要在安装好挂轮系统之后,用手动操作进行工作台的横向进给运动,在对轮坯转向进行观察,然后分析和判断工作台横向进给运动与齿坯的旋转运动的合成运动相对齿轮刀具是否形成所需螺旋线的旋向要求。如满足则可,否则还应在挂轮系统中设法增装一只中间齿轮以改变齿坯的转动方向,获得进给方向与斜齿轮旋向的匹配,从而加工出满足旋向的斜齿轮。

六、工作台的旋转之前齿坯与刀具的位置要调整准确

在工作台旋转角度β之前,如果齿坯与齿轮铣刀的相对位置调整不当,将会严重影响斜齿轮的法向齿形、法面压力角以及牙齿的方向。这就要在工作台旋转之前,安装好铣刀和齿坯,用千分表首先测试齿坯的安装方向,若不准确,应适当调整分度头和尾座的位置,使齿坯轴向与工作台横向进给方向一致;然后调整齿坯于齿轮铣刀的正下方,使齿坯轴线处于铣刀中介面内,最后可开始工作台的旋转。旋转的方向取决于斜齿轮的旋向,右旋时,工作台应逆时针转动β角;反之,应顺时针转动β角。

七、各种操作要得当

在进行各种准确计算及机床的正确调整后,还应选择合适的切削速度与进给量,然后即可开始铣削,铣削的过程,可先铣完一个完整的齿间后再分度铣削下一个齿间,或在某一切削深度上铣完全部齿间再给一切削深度后逐次铣完全部齿间;其次,当固定齿坯的芯轴较长,一方面采取每步小切削深度,另一方面应选择逆铣,这样可防止芯轴弯曲过量,减小芯轴弯曲挠度,提高斜齿齿形铣削的质量;另外,在每次分度前,应先放松尾座,分离分度曲柄与分度盘的连接。在分度之后,必须重新紧固尾座,并重新连接分度曲柄和分度盘;最后还应在正式铣削前给0.1mm的切削深度进行试切,以观察各运动,螺旋方向以及螺旋角等的正确性。在一切正常时即可进入正式加工,直至结束。

通过以上分析,在万能铣床上加工斜齿轮,只要处理好以上所述各要点,则可加工出满足要求的斜齿轮。如出现类似无法分度、齿顶变大、齿高不足螺旋不满足要求或齿形失真等问题时,则应根据所述要点逐一进行检查,发现问题所在,这对机械维修及单件生产是非常有益的。此外,如需大批量加工斜齿轮或齿形精度要求较高时,为提高齿轮质量,减小齿形误差,应设计制造专用的齿轮成形铣刀。

所属类别: 精密斜齿轮

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